Безплатний додаток MyShake перетворює смартфон на міні-сейсмограф. Його створили в лабораторії Університету Берклі, щоб у фоновому режимі завчасно фіксувати потенційно небезпечну сейсмічну активність. При цьому глобальна мережа гаджетів із цим додатком складе єдиний сейсмограф.
Руйнівні землетруси, особливо поряд із великими містами, залишаються глобальною проблемою. Попередження землетрусу навіть за хвилину до перших відчутних поштовхів зможе надати жителям мегаполісів можливість залишити квартири або міський транспорт і переміститися в більш безпечне місце.
Сучасні системи раннього попередження землетрусів використовують базу даних об’єднаних сейсмічних і геодезичних мереж. Вони існують у декількох розвинутих країнах і фінансуються владою. Однак їхня робота коштує мільйони доларів, а щільність розміщення датчиків залишається недостатньою.
Смартфони як сейсмографи
Учені Університету Берклі в Каліфорнії запропонували простий спосіб вирішити цю проблему. Як альтернативу лабораторному сейсмографу вони хочуть використовувати смартфони з вбудованими акселерометром. Фахівці створили додаток MyShake, який збирає, аналізує та відправляє на центральний вузол інформацію. А назад отримує попередження про сейсмічну активність.
Дослідники продемонстрували, що датчики смартфона здатні реєструвати підземні поштовхи, відокремлюючи корисну інформацію від фонового шуму різного походження. Дані, що збираються тисячами смартфонів у межах глобальної інформаційної мережі, дозволять отримати більш точну картину глобальних процесів, що відбуваються в земній корі в режимі реального часу. При цьому сейсмічні сигнали, які збираються смартфонами, можуть використовуватись для складання оперативних карт сейсмічної активності.
«Безумовно, вбудований комплекс з акселерометрів і додатка MyShake не зможе замінити традиційні сейсмічні мережі, наприклад, такі, що перебувають під управлінням Геологічної служби США, Каліфорнійського університету в Берклі або Університету штату Вашингтон. Разом з тим, ми вважаємо, що MyShake дозволить збільшити точність передбачення землетрусу і передбачати його раніше там, де є традиційний сейсмічний контроль, а там, де його немає, стати єдиною можливістю для раннього екстреного попередження», – коментує керівник проекту MyShake професор Річард Аллен.
Акселерометр смартфона має достатню чутливість, щоб на горизонтальній поверхні зафіксувати підземні поштовхи силою від 5 балів. Вони загрожують руйнуваннями на відстані до 10 км від епіцентру.
«На даний час ми маємо мережу із 400 сейсмічних станцій, зосереджених навколо затоки Сан-Франциско і Лос-Анджелеса з передмістями – одну з найбільш щільних у світі, – і 16 мільйонів користувачів смартфонів у межах штату, – сказав Аллен. – Навіть якщо ми отримаємо інформацію лише від малої частини із 16 мільйонів мобільних пристроїв, що беруть участь в нашій програмі, ми зможемо значно збільшити достовірність даних, дуже швидко заповнивши при цьому ту інформаційну прогалину, яку не могли заповнити раніше, збільшивши разом з тим і час раннього оповіщення».
Як це працює
Робота над кодом програми тривала протягом 3-х років за участю восьми розробників. «Створюючи додаток, який здатний збирати потрібні дані в режимі реального часу, ми пам’ятали про те, що він буде працювати у фоновому режимі і не повинен суттєво впливати на роботу середньостатистичного смартфона – блокувати трубку, використовувати левову частку ресурсу оперативної пам’яті або «з’їдати» заряд батареї за рахунок підключення до GPS-приймача сигналу», – розповідає Луїс Шраєр, віце-президент інноваційного центру T-Labs, фахівці якого брали участь у розробці.
Тестування алгоритму провели загалом на 75 Android-смартфонах учнів, колег і друзів авторів розробки з використанням вібраційних стендів лабораторії університету, на яких імітували землетруси. Результат виглядає дуже обнадійливим: поштовхи, що імітують профіль землетрусу на вібраційному стенді, виділялися від характерного фонового «вібраційного шуму» з точністю 93%.
Акселерометри телефона відстежують сейсмічну активність у реальному режимі часу, постійно звіряючи отримані дані зі збереженими в пам’яті профілями землетрусу. При збіганні отримані оперативні дані, разом із часом, амплітудою поштовхів і GPS-координатами користувача у вигляді пакету, направляються на сервер центральної сейсмологічної станції в Берклі, після чого GPS-канал деактивується.
Усі дані, що збираються в хмарі центральної сейсмологічної станції в Берклі, також аналізуються в реальному режимі часу. Якщо принаймні 4 смартфони зі встановленим MyShake передали з регіону схожу інформацію, і при цьому їхня кількість склала від 60% і вище від загальної кількості користувачів додатка в радіусі 10 км, програмний алгоритм підтверджує землетрус, відправляючи повідомлення на смартфон користувача.
Для точної оцінки розташування джерела сейсмічної активності, передбачуваної сили і часу поштовхів за допомогою даних програми буде потрібна інформація з принаймні 300 смартфонів у квадраті 110х110 км.
Завантажити MyShake можна в магазині Google Play.
За матеріалами: Science Advances, Eurekalert.org, phys.org.
